(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211115386.1 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 郭延宁　刘正阳　吕跃勇　李传江　 张钰　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G01C 21/24(2006.01) G05D 1/08(2006.01) B64G 1/24(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方 法 (57)摘要 一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方 法， 它属于天体物理及轨道动力学领域。 本发明 解决了采用现有方法计算太阳光照系数的精度 低的问题。 本发明方法采取的技术方案为： 步骤 S1、 根据太阳和地球的几何关系计算地球到太阳 方向单位向量eSun； 步骤S2、 根据卫星和地球的几 何关系以及eSun确定卫星所处的区域， 所述卫星 所处的区域包括卫星在考虑扁率的地球的本影 区、 半影区、 全影区和光照区； 再根据卫星所处的 区域确定太阳光照系数。 本发明方法可以应用于 天体物理及轨道动力学 领域。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115540877 A 2022.12.30 CN 115540877 A 1.一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所述方法具体包括以下 步骤： 步骤S1、 根据太阳和地球的几何关系计算 地球到太阳 方向单位向量eSun； 步骤S2、 根据卫星和地球的几何关系以及eSun确定卫星所处的区域， 再根据卫星所处的 区域确定太阳光照系数； 卫星所处的区域 为： 卫星在考虑扁率的地球的本影区、 半影区、 全影区或光照区； 所述步骤S2中， 根据卫星和地球的几何关系以及eSun确定卫星所处的区域， 其具体过程 为： 步骤S21、 将地球到太阳方向单位向量eSun与卫星质心相对于考虑扁率的地球质心的位 置向量r＝(r1， r2， r3)进行点乘， 即S ＝rT·eSun， 其中， 上角标T代表转置， r1， r2， r3为向量r中 的元素； 若S＞0， 则卫星在考虑扁率的地球的光照区， 若S≤ 0， 则继续执 行步骤S2 2； 步骤S22、 计算卫星到太阳 方向单位向量eSS： 其中， rSun为太阳质心相对于考虑扁率的地球质心的位置向量； 计算太阳、 地球和卫星三 者所在平面的法向量 n： 计算卫星所在位置的视太阳半径a： 其中， RSun为太阳半径； 卫星指向太阳质心方向 向量和卫星指向太阳切点方向 向量之间的旋转矩阵R为： 其中， n×为斜对称矩阵； 其中， n1、 n2和n3为斜对称矩阵中的元 素； 计算卫星到太阳的两个切点s1和s3： s1＝RT*eSS    (7) s3＝R*eSS    (8) 步骤S23、 判断卫星与切点s1构成的直线以及卫星与切点s3构成的直线是否同地球相 交； 若卫星与切点s1构成的直线以及卫星与切点s3构成的直线均与地球相交， 则卫星位于 考虑扁率的地球的本影区， 若卫星与切点s1构成的直线以及卫星与切点s3构成的直线均不 与地球相交， 则卫星位于考虑扁率的地球的全影区， 否则卫星位于考虑扁率的地球的半影权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115540877 A 2区。 2.根据权利要求1所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述步骤S1的具体过程 为： 步骤S11、 在地球固连坐标系下， 将太阳质心相对于考虑扁率的地球质心的位置向量表 示为rSun＝(d1， d2， d3)； 其中， d1， d2， d3为向量rSun中的元素； 步骤S12、 利用式(1)计算 地球到太阳 方向单位向量eSun： 其中， ||rSun||表示rSun的2范数。 3.根据权利要求2所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述卫星在考虑扁率的地球的光照区时， 太阳光照系数为 μ＝1。 4.根据权利要求3所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述卫星位于考虑扁率的地球的本影区时， 太阳光照系数为 μ＝0 。 5.根据权利要求4所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述卫星位于考虑扁率的地球的全影区时， 太阳光照系数为 μ＝1。 6.根据权利要求5所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述判断卫星与切点s1构成的直线以及卫星与切点s3构成的直线是否同地球相交， 其具体过 程为： 步骤S231、 将切点s1＝(a1， a2， a3)与卫星构成的直线的方向 向量表示 为b＝(b1， b2， b3)； 步骤S232、 切点s1与卫星构成的直线的空间直线方程 为： 在地球固连坐标系下， 地球的方程 为： 其中， p为 地球极半径， e为赤道半径； 联立式(10)和式(1 1)得： 计算是否有交点判据Δ： Δ＝B2‑4AC    (12) 若Δ大于0， 则切点s1与卫星构成的直线同地球相交， 否则， 切点s1与卫星构成的直线同 地球不相交； 步骤S233、 同理， 判断出切点s3与卫星构成的直线是否同地球相交。 7.根据权利要求6所述的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法， 其特征在于， 所 述卫星位于考虑扁率的地球的半影区时， 太阳光照系数的确定方法为： 步骤1、 初始化迭代角 迭代判据γ以及迭代中止阈值m；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115540877 A 3